晶體結(jié)構(gòu)分析多媒體第四章

晶體結(jié)構(gòu)分析多媒體課件第四章第1頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期一單一物相的鑒定或驗(yàn)證物相定性分析物相分析混合物相的鑒定（物相鑒定）物相定量分析

衍射花樣的指數(shù)標(biāo)定點(diǎn)陣常數(shù)（晶胞參數(shù)）測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)分析晶體對(duì)稱(chēng)性（空間群）的測(cè)定等效點(diǎn)系的測(cè)定晶體定向非晶體結(jié)構(gòu)分析晶粒度測(cè)定結(jié)晶度測(cè)定,晶體密度測(cè)定取向度測(cè)定宏觀應(yīng)力分析第2頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)物相分析

物相分析是指確定物質(zhì)（材料）由哪些相組成（即物相定性分析或稱(chēng)物相鑒定）和確定各組成相的含量（常以體積分?jǐn)?shù)或質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，即物相定量分析）。第3頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、物相定性分析

1.基本原理物質(zhì)的X射線(xiàn)衍射花樣特征是分析物質(zhì)相組成的“指紋腳印”。

制備各種標(biāo)準(zhǔn)單相物質(zhì)的衍射花樣并使之規(guī)范化，將待分析物質(zhì)(樣品)的衍射花樣與之對(duì)照，從而確定物質(zhì)的組成相，這就是物相定性分析的基本原理與方法。

第4頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期一各種已知物相衍射花樣的規(guī)范化工作于1938年由哈那瓦特(J.D.Hanawalt)開(kāi)創(chuàng)。他的主要工作是將物相的衍射花樣特征(位置與強(qiáng)度)用d(晶面間距)和I(衍射線(xiàn)相對(duì)強(qiáng)度)數(shù)據(jù)組表達(dá)并制成相應(yīng)的物相衍射數(shù)據(jù)卡片。卡片最初由“美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)(ASTM)”出版，故稱(chēng)ASTM卡片。1969年成立了國(guó)際性組織“粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合會(huì)(JCPDS)”，由它負(fù)責(zé)編輯出版“粉末衍射卡片”，稱(chēng)PDF卡片。圖7-l所示為氯化鈉(NaCl)的PDF卡片。2.PDF卡片第5頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖7-l所示為氯化鈉(NaCl)的PDF卡片第6頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.PDF卡片索引為方便、迅速查對(duì)PDF卡片，JCPDS編輯出版了多種PDF卡片檢索手冊(cè)：Hanawalt無(wú)機(jī)物檢查手冊(cè)Hanawalt有機(jī)相檢查手冊(cè)無(wú)機(jī)相字母索引Fink無(wú)機(jī)索引礦物檢索手冊(cè)等。檢索手冊(cè)按檢索方法可分為兩類(lèi)，一類(lèi)以物質(zhì)名稱(chēng)為索引(即字母索引)，另一類(lèi)以d值數(shù)列為索引(即數(shù)值索引)。第7頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（1）數(shù)值索引以Hanawalt無(wú)機(jī)相數(shù)字索引為例。其編排方法為：一個(gè)相一個(gè)條目，在索引中占一橫行，其內(nèi)容依次為按強(qiáng)度遞減順序排列的8條強(qiáng)線(xiàn)的晶面間距和相對(duì)強(qiáng)度值、化學(xué)式、卡片編號(hào)和參比強(qiáng)度值。條目示例如下：芬克無(wú)機(jī)數(shù)值索引與哈那瓦特?cái)?shù)值索引相類(lèi)似，主要不同的是其以八強(qiáng)線(xiàn)條的d值循環(huán)排列，每種相在索引中可出現(xiàn)8次。第8頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（2）字母索引以物相英文名稱(chēng)字母順序排列。每種相一個(gè)條目，占一橫行。條目的內(nèi)容順序?yàn)椋何锵嘤⑽拿Q(chēng)、三強(qiáng)線(xiàn)d值與相對(duì)強(qiáng)度、卡片編號(hào)和參比強(qiáng)度號(hào)。條目示例如下：第9頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.物相定性分析的基本步驟

（1）制備待分析物質(zhì)樣品；（2）用衍射儀法或照相法獲得樣品衍射花樣；（3）檢索PDF卡片；（4）核對(duì)PDF卡片與物相判定。第10頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期一5.多相物質(zhì)分析多相物質(zhì)相分析的方法是按上述基本步驟逐個(gè)確定其組成相。多相物質(zhì)的衍射花樣是其各組成相衍射花樣的簡(jiǎn)單疊加，這就帶來(lái)了多相物質(zhì)分析(與單相物質(zhì)相比)的困難：檢索用的三強(qiáng)線(xiàn)不一定局于同一相，而且還可能發(fā)生一個(gè)相的某線(xiàn)條與另一相的某線(xiàn)條重疊的現(xiàn)象。因此，多相物質(zhì)定性分析時(shí)，需要將衍射線(xiàn)條輪番搭配、反復(fù)嘗試，比較復(fù)雜。第11頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期一6.應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

（1）實(shí)驗(yàn)條件影響衍射花樣在查核強(qiáng)度數(shù)據(jù)時(shí)，要注意樣品實(shí)驗(yàn)條件與PDF卡片實(shí)驗(yàn)條件之異同。在定性分析過(guò)程中以d值為主要依據(jù)，而相對(duì)強(qiáng)度僅作為參考依據(jù)。在核查d值時(shí)，還應(yīng)考慮到低角度衍射線(xiàn)的分辨率較低，因而測(cè)量誤差比高角度線(xiàn)條大的情況等。（2）在分析工作中充分利用有關(guān)待分析物的化學(xué)、物理、力學(xué)性質(zhì)及其加工等各方面的資料信息（3）固溶體相的鑒定

（4）計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢索

第12頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、物相定量分析

1.基本原理定量分析的任務(wù)是確定物質(zhì)(樣品)中各組成相的相對(duì)含量。由于需要準(zhǔn)確測(cè)定衍射線(xiàn)強(qiáng)度，因而定量分析一般都采用衍射儀法。設(shè)樣品中任意一相為j，其某(HKL)衍射線(xiàn)強(qiáng)度為Ij，其體積分?jǐn)?shù)為fj，樣品(混合物)線(xiàn)吸收系數(shù)為；定量分析的基本依據(jù)是：Ij隨fj的增加而增高；但由于樣品對(duì)X射線(xiàn)的吸收，Ij亦不正比于fj，而是依賴(lài)于Ij與fj及之間的關(guān)系。第13頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期一多相混合物樣品，其可表示為式中，(m)j——j相質(zhì)量吸收系數(shù)；wj——j相質(zhì)量分?jǐn)?shù)。衍射儀法吸收因子為1/2，混合物樣品中任一相j的強(qiáng)度(Ij)為式中，Vj——j相參與衍射(被照射)的體積，設(shè)樣品參與衍射(被照射)的總體積V為單位體積，則Vj=V·fj=fj。第14頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期一設(shè)對(duì)于同一樣品各相之Ij而言，B值相同又設(shè)對(duì)于給定之j相，Cj是只取決于衍射線(xiàn)條指數(shù)(HKL)的量則（7-3）此式即為物相定量分析的基本依據(jù)。第15頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期一設(shè)多相樣品中任意兩相為j1和j2，按式(7-3)，有（7-4）式(7-4)中，Ij1與Ij2由j1相與J2相的衍射線(xiàn)條強(qiáng)度測(cè)量可得，而Cj1與Cj2通過(guò)計(jì)算可求。故按式(7-4)，可得Vj1/Vj2或fj1/fj2。以此為基礎(chǔ)，若已知樣品為兩相混合物，即有fj1+fj2=1，則可分別求得fj1與fj2，此即為物相分析之直接對(duì)比法。若在樣品內(nèi)加入一已知含量的物相(s，稱(chēng)內(nèi)標(biāo)物)，據(jù)待分折相(a)與s相之強(qiáng)度比Ia/Is亦可求得a相含量，此即為物相分析之內(nèi)標(biāo)法，內(nèi)標(biāo)法又分為內(nèi)標(biāo)曲線(xiàn)法、K值法與任意內(nèi)標(biāo)法等方法。第16頁(yè)，共17頁(yè)，